2023年生產(chǎn)指揮中心設(shè)計方案

目錄

1綜合自動化系統(tǒng)3

1.1項目概述3

1.1.1總體目標3

1.1.2工程內(nèi)容3

1.2系統(tǒng)總體設(shè)計4

1.2.1設(shè)計依據(jù)、原則4

1.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)6

1.2.3工業(yè)以太網(wǎng)平臺12

1.2.4平臺系統(tǒng)特點12

1.3綜合自動化集成軟件平臺14

1.3.1概述14

1.3.2軟件平臺的架構(gòu)14

1.3.3軟件平臺特點15

1.3.4軟件平臺主要功能17

1.4KJ90-1工業(yè)電視系統(tǒng)35

1.4.1概述35

1.4.2系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)和原則35

1.4.3系統(tǒng)組成37

1.4.4系統(tǒng)技術(shù)特點38

1.4.5系統(tǒng)具有的功能39

1.4.6主要設(shè)備技術(shù)指標42

1.4.7KJ90-1視頻綜合管理系統(tǒng)43

1.5KJ90NB安全監(jiān)控系統(tǒng)46

1.5.1概述46

1.5.2設(shè)計依據(jù)47

1.5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)48

1.5.4系統(tǒng)主要特點49

1.5.5系統(tǒng)主要功能52

1.5.6系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)54

1.6通訊、定位二合一系統(tǒng)55

1.6.1概述55

1.6.2設(shè)計依據(jù)56

1.6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)57

1.6.4系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢58

1.6.5主要功能特點59

1.6.6系統(tǒng)主要技術(shù)指標60

1綜合自動化系統(tǒng)

1.1項目概述

1.1.1總體目標

綜合自動化系統(tǒng)將實現(xiàn)礦井綜合信息網(wǎng)絡(luò)化、工程控制自動化、安全管理集

約化為總體目標，工程完成后要達到國內(nèi)一流的礦井自動化水平。礦井綜合自動

化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺，主要是建立高速的數(shù)據(jù)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，解決所有子系統(tǒng)傳輸

物理通道和接入?yún)f(xié)議通信；對所要求各子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、發(fā)布，

完成一個信息集中管控/網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺，建立一套適合煤礦的安全生產(chǎn)信息管理系

統(tǒng)，在公司系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中通過Web權(quán)限認證可以看到煤礦生產(chǎn)實時信息。

總之：系統(tǒng)建成后，能把各個子系統(tǒng)有機整合在一起，能使各礦井上下各生

產(chǎn)環(huán)節(jié)的工況信息和環(huán)境信息在統(tǒng)一平臺下進行有效集成，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)

的深入挖掘、分析處理以及關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合評估，實現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實時控

制，從而達到“管控一體化”和減員增效的目標。

1.1.2工程內(nèi)容

根據(jù)對建設(shè)綜合自動化系統(tǒng)平臺的需求，通過規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容如下：

1.建設(shè)100M工業(yè)以太網(wǎng)平臺，構(gòu)建地面和井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；

2.對礦井工業(yè)電視系統(tǒng)進行建設(shè)，并接入自動化系統(tǒng)平臺；

3.對礦井無線通訊系統(tǒng)進行建設(shè)，并接入；

4.對礦井人員定位系統(tǒng)進行建設(shè)，并接入；

5.對礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)進行建設(shè)，并接入；

3

1.2系統(tǒng)總體設(shè)計

1.2.1設(shè)計依據(jù)、原則

L2.L1設(shè)計依據(jù)

《煤礦安全規(guī)程》；

《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》；

《煤礦安全裝備基本要求》；

《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)范》；

《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范》；

《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求》;

《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》；

《煤礦通信、檢測、控制用電工產(chǎn)品通用技術(shù)條件》；

《設(shè)備可靠性試驗》；

《電氣設(shè)備的抗干擾特性基本測量方法》；

《礦井通風安全監(jiān)測系統(tǒng)裝備標準和使用管理規(guī)定》；

《礦用一般型電氣設(shè)備要求》；

《煤炭調(diào)度自動化裝備技術(shù)規(guī)范》；

《監(jiān)測監(jiān)控質(zhì)量標準化實施標準》；

《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》；

《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》

《中華人民共和國消防法》；

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》；

《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》；

《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》；

《建筑工程消防監(jiān)督審核管理規(guī)定》；

《智能調(diào)度室裝備規(guī)范》；

《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》；

《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》；

4

1.2.1.2設(shè)計原則

考慮到綜合信息系統(tǒng)建設(shè)的實際需要和將來的發(fā)展趨勢，各系統(tǒng)的實際需求

及具體的使用特性，同時兼顧技術(shù)新舊更替不斷加快的特點，項目的設(shè)計原則為：

“先進性、成熟性、實用性、安全性、實時性、易操作性、完整性、可查詢性、互

聯(lián)性和可擴展性、經(jīng)濟性”。為了使所設(shè)計的方案盡可能滿足礦方實際的需求，使

系統(tǒng)正常、高效地運轉(zhuǎn)，整體方案設(shè)計遵循以下設(shè)計原則：

＞先進性、成熟性

使用先進、成熟、實用和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)，使得各個子系統(tǒng)具有較

長的生命周期，不盲目追求高檔次，既能滿足當前的需求，又能適應(yīng)未來的發(fā)展。

＞實用性

由于現(xiàn)代煤礦企業(yè)的安全、生產(chǎn)監(jiān)控及調(diào)度任務(wù)、各職能部門之間業(yè)務(wù)的聯(lián)

系在很大程度上是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，而安全、生產(chǎn)監(jiān)控則對數(shù)據(jù)的實時性要求很高。

因此，在設(shè)計上應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)的處理能力和帶寬。

＞可靠性

高效穩(wěn)定的系統(tǒng)，能提供全年365天，一天24小時的不停頓運作。對于安

裝的服務(wù)器、終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備與布線系統(tǒng)，必須能適應(yīng)嚴格的工

作環(huán)境，特別考慮要適應(yīng)煤礦井下高溫、高濕、高瓦斯的客觀環(huán)境，以確保系統(tǒng)

穩(wěn)定。實時監(jiān)控的不可間斷性決定了在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中（尤其是網(wǎng)絡(luò)主干）必須考慮

提高網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性，保證系統(tǒng)在一個節(jié)點出現(xiàn)意外時整個系統(tǒng)仍能運行。因

此，在選型、線路、支撐環(huán)境及結(jié)構(gòu)上都必須高質(zhì)量，并保證核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備

冗余。

＞安全性

網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)要盡可能多的提供安全保密措施，來保證網(wǎng)絡(luò)的性能。安全

措施應(yīng)包括：防病毒、防黑客、防止非法或越權(quán)訪問、傳輸加密、安全策略控制

等。

＞易操作性

先進且易于使用的圖形人機界面功能，提供信息共享與交流、信息資源查詢

與檢索等有效工具。

＞實時性

設(shè)備和終端必須反應(yīng)快速，充分配合實時性的需求。

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＞完整性

提供與各種外界系統(tǒng)的通信功能，確保信息的完整性并充分利用在整體系統(tǒng)

的運作上。

＞可查詢性

提供易于使用的數(shù)據(jù)庫功能，讓使用者能隨時查詢信息及制作所需的報表。

＞互聯(lián)性和可擴展性

把各子系統(tǒng)有機結(jié)合起來，滿足信息層結(jié)構(gòu)中各層之間信息溝通，增加各子

系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和可擴展性。充分考慮將來需求的成長空間，所提供的系統(tǒng)平

臺與技術(shù)將充分配合未來功能及擴充項目的需求，以避免將來重復的投資。標準

化、結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計思想貫徹始終，奠定了系統(tǒng)開放性、可擴展性、可維

護性、可靠性和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)。

＞經(jīng)濟性

在一定的資金資源下，盡量有效地利用，以適當?shù)耐度?，建立一個盡可能高

水平的、完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。所有設(shè)備的選型配置和采購訂貨，堅持性能價格比最

優(yōu)的原則，同時兼顧供貨商的資信度和維修服務(wù)能力。

1.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

礦井綜合自動化系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為管理

層、控制層和設(shè)備層三層結(jié)構(gòu)，如圖1：工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)綜合自動化傳輸平臺網(wǎng)絡(luò)拓

撲。其中管理層為礦地面局域網(wǎng)系統(tǒng)；控制層以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸平臺，

主要由整個監(jiān)控中心設(shè)備及環(huán)網(wǎng)平臺；設(shè)備層采用現(xiàn)場總線，保證了現(xiàn)場子系統(tǒng)

的實時性和可靠性，主要由各自動化子系統(tǒng)設(shè)備組成。

6

KJ90全礦井綜合自動化系統(tǒng)

管理層

」

防火堵

及殊由器

物放計量

■會江口干MMM通

監(jiān)控層

IOOM或1000M1.業(yè)光纖冗余環(huán)網(wǎng)

準備接入服務(wù)囂

酚洋光坤交帙機一

現(xiàn)場設(shè)備層人員定位分站冗斯抽放出|m，；，!弁，

內(nèi)部I業(yè)光纖子環(huán)網(wǎng)

槌箱服務(wù)器

電帶尢線ifiieiRX點

綜采I作面控制器

仇迫運將站

膠帶PC控制站電網(wǎng)控制分站

夕夕

,…。I

圖1:工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)綜合自動化傳輸平臺網(wǎng)絡(luò)拓撲

在管理層，通過礦局域網(wǎng)系統(tǒng)，在各臺計算機上，可以在統(tǒng)一的界面下根據(jù)

權(quán)限和等級查看全礦的所有信息，將本部門的信息向管理網(wǎng)公布，實現(xiàn)全礦安全

生產(chǎn)的自動化管理。

控制層是在工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上接入的操作站、工程師站上，通過綜合自動化軟

件平臺向設(shè)備層的控制器發(fā)送控制指令，并實現(xiàn)對整個子系統(tǒng)設(shè)備的集中控制。

如：主煤流運輸、井下排水、瓦斯抽放等，或?qū)λ性O(shè)備和環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測。如：

瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)束管監(jiān)測預報系統(tǒng)、輔助運輸信號等。

設(shè)備層主要包括：設(shè)備操作臺、PLC控制箱、傳感器、執(zhí)行器、開關(guān)柜、智

能變配電裝置、行程開關(guān)等現(xiàn)場設(shè)備。是具體控制動作的執(zhí)行者。

軟件系統(tǒng)包含綜合自動化及自動化管理平臺軟件、SCADA/HMI組態(tài)軟件、安

全管理軟件、WEB訪問軟件、數(shù)據(jù)上傳聯(lián)網(wǎng)軟件等。以完成整個系統(tǒng)的自動集中

控制、安全管理及預警、綜合分析執(zhí)行等功能。

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1.2.2.1系統(tǒng)安全

網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)安全體系建設(shè)應(yīng)

按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌安排、統(tǒng)一標準、相互配套”的原則進行，采用先進的“平臺

化”建設(shè)思想，避免重復投入、重復建設(shè)，充分考慮整體和局部的利益，堅持近期

目標與遠期目標相結(jié)合。

在進行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全方案設(shè)計、規(guī)劃時，應(yīng)遵循以下原則：需求、風險、代

價平衡的原則，綜合性、整體性原則、一致性原則，易操作性原則，適應(yīng)性、靈

活性原則，多重保護原則，可評價性原則。

1.2.2.2物理層安全解決方案

保證計算機信息系統(tǒng)各種設(shè)備的物理安全是保障整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的前提。

物理安全是保護計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、設(shè)施以及其它媒體免遭地震、水災(zāi)、火災(zāi)等環(huán)

境事故以及人為操作失誤或錯誤及各種計算機犯罪行為導致的破壞過程。它主要

包括三個方面：環(huán)境安全、設(shè)備安全、鏈路安全。在整個系統(tǒng)方案中主要考慮鏈

路安全上體現(xiàn)在以下幾個方面：

在整個工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)中完全采用物理環(huán)網(wǎng)，當光纖某一個地方發(fā)生斷路后，

整個系統(tǒng)不受干擾，并且在中心核心交換機和井下環(huán)網(wǎng)與地面環(huán)網(wǎng)之間采用了雙

冗余設(shè)計；即使某一臺環(huán)網(wǎng)交換機損壞后也只能小范圍受到影響。

KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)所有主要設(shè)備完全采用雙機備份，如：核心交換

機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等實現(xiàn)雙機備份。

KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)在控制網(wǎng)與管理信息網(wǎng)之間，增加防火墻進行隔

離，并實施相應(yīng)的安全策略控制。另外，根據(jù)對外提供信息查詢等服務(wù)的要求，為

了控制對關(guān)鍵服務(wù)器的授權(quán)訪問控制，建議把對外公開服務(wù)器集合起來劃分為一

個專門的服務(wù)器子網(wǎng)，設(shè)置防火墻策略來保護對它們的訪問。網(wǎng)絡(luò)邊界安全一般

是采用防火墻等成熟產(chǎn)品和技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的訪問控制，采用安全檢測手段防范非

法用戶的主動入侵。如圖2：防火墻設(shè)置示意圖。

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路由器

圖2：防火墻設(shè)置示意圖

1.2.2.3網(wǎng)絡(luò)層安全解決方案

在整個網(wǎng)絡(luò)層安全中考慮防火墻、網(wǎng)閘等設(shè)備，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性和

完整性，KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)在各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時，采用自編碼格式進

行加密和解密。

1.2.2.4系統(tǒng)層安全解決方案

系統(tǒng)層安全主要包括三個部分：操作系統(tǒng)安全技術(shù)、數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)、文件

系統(tǒng)安全技術(shù)。具體體現(xiàn)在：

令操作系統(tǒng)安全技術(shù)

操作系統(tǒng)安全不再僅僅是用戶組網(wǎng)才會思考的問題，如今的網(wǎng)絡(luò)情況紛繁復

雜，網(wǎng)絡(luò)安全更要考慮的詳盡周到。在系統(tǒng)建設(shè)中，操作系統(tǒng)采取如下措施確保

系統(tǒng)安全：

禁用不必要的服務(wù)和端口，保證系統(tǒng)不受黑客和病毒的破壞；

系統(tǒng)文件設(shè)置為只讀文件，防止系統(tǒng)崩潰的發(fā)生，采用RAID5,對發(fā)生崩

潰時及時的恢復；

利用雙機熱備，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行；

操作系統(tǒng)設(shè)置具有較高的安全措施，限制用戶的權(quán)限；

建立良好的本地安全策略，確保計算機的安全日志上記錄安全事件。

令文件系統(tǒng)安全:

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控制文件的物理位置和邏輯組織，按文件的類劃分文件的存儲區(qū)域。

由操作系統(tǒng)控制的合法用戶對文件系統(tǒng)的訪問，要根據(jù)用戶的身份及文件的

邏輯組織進行控制。

限制用戶在相應(yīng)文件邏輯區(qū)域內(nèi)對文件的操作權(quán)限，防止非法建立修改、刪

除文件，嚴格設(shè)置用戶對文件的讀、寫權(quán)限。

對主要文件的存儲和傳輸應(yīng)進行加密，防止信息泄露，防止盜用訪問口令。

令數(shù)據(jù)庫安全

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問控制分別在系統(tǒng)級和應(yīng)用級實施，系統(tǒng)級應(yīng)控制數(shù)據(jù)庫的

備份和加密，應(yīng)用級應(yīng)控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的輸入和輸出。

應(yīng)維護數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性，具有較好的數(shù)據(jù)安全機制，在系統(tǒng)故障時

能啟動事件保護和恢復相應(yīng)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫安全主要是使用時策略：

使用安全的密碼策略；

使用安全的帳號策略；

加強數(shù)據(jù)日志記錄；

使用協(xié)議加密；

定期備份策略；

1.2.2.5應(yīng)用層安全解決方案

KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)和服務(wù)，我們采用身份認證技術(shù)、防

病毒技術(shù)、以及對各種應(yīng)用服務(wù)的安全性增強配置服務(wù)來保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在應(yīng)用層

的安全。

令應(yīng)用軟件安全設(shè)計

KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)架構(gòu)采用C/S和B/S相結(jié)合模式，工程師站作為

主控端，采用C/S模式?？蛻舳瞬捎肂/S模式。系統(tǒng)為兩種模式的用戶分配不同

級別的權(quán)限，并設(shè)有多級口令保護，只有授權(quán)人員才能登錄操作、瀏覽，支持至

少3級管理員劃分。軟件運行可靠性高。誤操作時有聲音、對話框提示。

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1.2.2.6安全管理方面建議

網(wǎng)絡(luò)安全保障不僅要靠技術(shù)來實現(xiàn)，還要依賴于人對安全的重視程度、對技

術(shù)熟悉程度、對安全設(shè)備的控制程度。好的技術(shù)一定要有好的管理手段配合，而

管理更需要技術(shù)作為支撐，這是解決網(wǎng)絡(luò)安全問題的重要保證。因此在安全網(wǎng)絡(luò)

管理方面建議：

令人員配備要求

調(diào)度集控中心配備至少一名系統(tǒng)管理員，要求大專以上計算機專業(yè)畢業(yè)，三

到五名網(wǎng)絡(luò)安全員，要求對計算機較了解，在網(wǎng)管人員不在情況下，能較好維護

網(wǎng)絡(luò)運行。把網(wǎng)絡(luò)的安全實時監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)安全掃描工作納入系統(tǒng)管理員和網(wǎng)絡(luò)安

全員的日常工作中，定時定期對網(wǎng)絡(luò)進行安全評估。建立嚴格的安全管理制度、

不斷提高網(wǎng)絡(luò)管理員的素質(zhì)，對于確保網(wǎng)絡(luò)安全、可靠運行是十分重要的。

令安全體系建設(shè)規(guī)范

KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)整網(wǎng)安全需要一套統(tǒng)一的安全體系建設(shè)規(guī)范,

此規(guī)范應(yīng)結(jié)合用戶工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)控制網(wǎng)和管理信息網(wǎng)的實際情況制定，然后在全

網(wǎng)統(tǒng)一實施。

令安全管理制度建設(shè)

面對網(wǎng)絡(luò)安全的脆弱性，除在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計上增加安全服務(wù)功能，完善系統(tǒng)的安

全保密措施外，還必須花大力氣加強網(wǎng)絡(luò)的安全管理。

令安全管理手段

安全技術(shù)管理體系是實施安全管理制度的技術(shù)手段，是安全管理智能化、程

序化、自動化的技術(shù)保障。安全技術(shù)管理對OSI的各層進行綜合技術(shù)管理。

總之：構(gòu)筑KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護體系，有效地保護企業(yè)

信息系統(tǒng)的安全，是一個與病毒、黑客、不良管理斗爭的過程。網(wǎng)絡(luò)的安全不能

單靠技術(shù)手段一勞永逸地解決，沒有一種技術(shù)可以絕對保證網(wǎng)絡(luò)安全，人的因素

也很重要。因此，我們說，一個完整的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案應(yīng)該是：高新的安全技

術(shù)手段、周密的安全策略、良好的內(nèi)部管理相結(jié)合。

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1.2.3工業(yè)以太網(wǎng)平臺

本方案設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)拓撲是在調(diào)度中心布置兩臺CQCC6200地面環(huán)網(wǎng)交換機，

每臺提供3個光口，用于駁接環(huán)網(wǎng)；提供6個電口，用于駁接服務(wù)器、接入交換

機、大屏控制計算機、調(diào)度中心操作站、工程師站等。整個環(huán)網(wǎng)平臺在井下中央

變電所、1#采區(qū)變電所、2#采區(qū)變電所、3#采區(qū)變電所、4#采區(qū)變電所布置5臺

環(huán)網(wǎng)交換機，提供3個光口，用于駁接環(huán)網(wǎng)；提供6個百兆光口，4路485總線轉(zhuǎn)

以太網(wǎng)接口用于駁接其他分支環(huán)網(wǎng)設(shè)備和子系統(tǒng)。在地面通風機房設(shè)置1臺環(huán)網(wǎng)

交換機，提供3個光口，用于駁接環(huán)網(wǎng)；提供6個電口，用于駁接地面監(jiān)測監(jiān)控

系統(tǒng)。這種布局網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，網(wǎng)絡(luò)層次分明，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器直接連到核心交

換機上，鏈路路徑最直接，采集數(shù)據(jù)快捷。WEB服務(wù)器對企業(yè)網(wǎng)的用戶提供訪問，

其他的設(shè)備都在防火墻的內(nèi)部區(qū)域，被防火墻保護起來，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常安全。

全網(wǎng)建成后的性能可以保證達到以下水平：全網(wǎng)交換機連接均可基于單、多

模光纖或銅介質(zhì)，可按需要任意選擇；光纖網(wǎng)絡(luò)中的任何位置發(fā)生一個斷點事故

均可在瞬間內(nèi)完成鏈路通信的恢復；全網(wǎng)基于統(tǒng)一、簡潔的網(wǎng)絡(luò)管理。

1.2.4平臺系統(tǒng)特點

整個自動化綜合控制網(wǎng)采用工業(yè)級的設(shè)備，實現(xiàn)井下高溫、高濕等惡劣環(huán)境

的穩(wěn)定運行；

系統(tǒng)支持光纖冗余環(huán)網(wǎng)工作模式，接節(jié)故障不影響整個系統(tǒng)性能，故障自恢

復時間短，通信更加可靠；所有交換機采用高性能的模塊化交換機，避免網(wǎng)絡(luò)中

部分節(jié)點故障，同時滿足以后的擴容和升級；

礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)光纖冗余環(huán)網(wǎng)傳輸平臺運行穩(wěn)定、可靠性好、線路機械強

度高礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)光纖冗余環(huán)網(wǎng)傳輸平臺通訊協(xié)議采用標準的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)

議；

平臺傳輸速率高、帶寬容量大、傳輸距離遠、抗干擾和雷擊能力加強。為數(shù)

據(jù)、視頻、語音三網(wǎng)合一提供了足夠的帶寬；

整個網(wǎng)管系統(tǒng)可對所有的綜合自動化網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行實時監(jiān)控，出現(xiàn)故障

實時報警。

在礦信息網(wǎng)與監(jiān)控網(wǎng)中采用防火墻連接，實現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)的安全隔離。

12

采用先進的多主并發(fā)通訊模式，系統(tǒng)檢測速度快，實時性強。核心交換機提

供OPC協(xié)議，支持監(jiān)控軟件的集成；

整個寬帶傳輸網(wǎng)徹底突破了低速總線下的技術(shù)瓶頸，系統(tǒng)節(jié)點容量大大增加,

穩(wěn)定性提高；

由于以Intemet/Intranet/Infranet為整體構(gòu)架，具有開放的傳輸接入平臺，系統(tǒng)

集成能力顯著提高，今后礦井各種自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均可方便就近接入，易于

擴展，無須重復布線，節(jié)約投資；

平臺同時支持光纖多模、單模、超五類雙絞線傳輸介質(zhì)，結(jié)構(gòu)靈活；可方便

與局域網(wǎng)企業(yè)綜合管理信息系統(tǒng)連接，實現(xiàn)信息共享；

井下交換機經(jīng)過防爆認證，具有“MA”，同時增加UPS電源保護，在市電停

電后，可運行四個小時以上。

支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和多重冗余方式，如（單）環(huán)網(wǎng)冗余、單環(huán)雙節(jié)點冗

余、雙總線冗余、雙環(huán)網(wǎng)冗余和環(huán)間冗余。

環(huán)網(wǎng)核心交換機具有路由功能的卡軌式模塊交換機。核心交換機有相對獨立

的模塊插槽，每個模塊插槽能夠配置一塊引擎模塊，引擎模塊上的子卡插槽，可

以配置不同種類的網(wǎng)絡(luò)接口卡。

環(huán)網(wǎng)交換機支持多光口、電口混合連接，支持Web管理，支持SNTP網(wǎng)絡(luò)時

間協(xié)議，準確記錄故障時間。

交換機管理軟件要求能統(tǒng)一配置、管理、監(jiān)視所有交換機，可監(jiān)視所有具有

SNMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）功能的設(shè)備；支持通訊故障自診斷、定位、報警；在更

改設(shè)備配置時只要在網(wǎng)管工作站對相關(guān)設(shè)備進行合適配置，通過網(wǎng)管工作站對網(wǎng)

絡(luò)設(shè)備進行日常管理、流量統(tǒng)計、故障分析等。

交換機支持流量控制功能，防止廣播風暴；支持端口的優(yōu)先級劃分和VLAN

劃分；支持端口和MAC地址的綁定，提高系統(tǒng)安全性。

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1.3綜合自動化集成軟件平臺

1.3.1概述

礦井綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)是一個涉及多領(lǐng)域、多環(huán)節(jié)、多維度、多部門、多學科

交叉的系統(tǒng)工程。從煤礦生產(chǎn)流程控制角度出發(fā)，需要一套穩(wěn)定、可靠、實時性強、

易操作的自動控制系統(tǒng)；從煤礦安全角度出發(fā)需要能夠提前發(fā)現(xiàn)隱患，及時預警，實

時異常通告，動態(tài)安全管理。因此，KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)就是一個集煤礦生產(chǎn)

自動控制，安全管理預警和綜合分析決策為一體的整體解決方案。整個軟件支撐平臺

有GEFanuciFIX、西門子的WINCC、美國Wonderware公司的ArchestrA和國產(chǎn)的組

態(tài)王等組態(tài)軟件。KJ90型礦井綜合自動化系統(tǒng)軟件在所開發(fā)的統(tǒng)一框架下平臺將綜合

自動化、安全預管理及預警和綜合分析執(zhí)行三大模塊進行了無縫連接。真正實現(xiàn)了煤

礦安全生產(chǎn)的“管控一體化”。

對于煤礦綜合自動化系統(tǒng)要求，功能強大且成熟穩(wěn)定的組態(tài)軟件的可靠性、穩(wěn)定

性、實時性、易操作性獲得各行各業(yè)普遍認可，而其對具體安全管理預警以及對各種

類型數(shù)據(jù)的整合、挖掘、分析、評估等綜合分析執(zhí)行性能要求，由于涉及業(yè)務(wù)交叉多

變，信息處理復雜、數(shù)據(jù)流耦合度大等就顯得力不從心，在這方面的功能采用定制開

發(fā)方式比較適合。為此本方案利用先進的組件化技術(shù)，在統(tǒng)一的框架平臺下以WINCC

大型組態(tài)軟件結(jié)合自主開發(fā)的安全管理及預警、綜合動態(tài)分析執(zhí)行模塊，作為整個綜

合自動化與自動化管理系統(tǒng)的軟件平臺。

1.3.2軟件平臺的架構(gòu)

整個系統(tǒng)采用了C/S與B/S相結(jié)合架構(gòu)設(shè)計。平臺框架及綜合分析執(zhí)行模塊、安

全管理及預警模塊采用基于.NET平臺開發(fā)。使用了微軟最新的智能客戶端(Smart

Client)技術(shù)，實現(xiàn)無接觸部署、離線應(yīng)用、自動更新、個性化用戶界面，最大程度上

解決了B/S與C/S結(jié)構(gòu)在使用習慣與性能的差異。結(jié)合ClickOnce技術(shù)有效解決了C/S

結(jié)構(gòu)在部署上所帶來的不方便。保證了任何授權(quán)用戶，不受時間、空間在網(wǎng)絡(luò)互通情

況下訪問屬于他的數(shù)據(jù)資源。綜合自動化模塊則采用世界知名品牌廠家生產(chǎn)的大型組

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態(tài)軟件進行二次開發(fā)。礦井綜合自動化系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖如圖4:礦井綜合自動化系

統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖。

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圖4：礦井綜合自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

平臺核心支撐：主要由德國西門子wince引擎、Gis圖形引擎、業(yè)務(wù)引擎和分析預

警引擎構(gòu)成。

1.3.3軟件平臺特點

令協(xié)調(diào)統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)

采用通訊中間件，解決了集成中面臨的語義異構(gòu)、語法異構(gòu)、結(jié)構(gòu)異構(gòu)、系統(tǒng)異

構(gòu)的問題。在.Net平臺下基于組件開發(fā)方式，開發(fā)人員可以方便使用、修改、擴充、

定制框架中的組件，框架平臺可以通過配置組件動態(tài)加載核心模塊。

令友好的平臺軟件界面

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系統(tǒng)的人機界面采用最流行的界面組態(tài)技術(shù)，將所有的人機界面，應(yīng)用數(shù)據(jù)和分

析數(shù)據(jù)完整地集成在平臺框架體系結(jié)構(gòu)中?；诿嫦?qū)ο蟮膱D形，表格等為用戶提供

功能強大友好的操作界面。使用人員只需閱讀相關(guān)的使用說明書或經(jīng)過簡單的培訓就

可操作。

令安全性、可靠性、穩(wěn)定性高

整個解決方案采用基于角色的權(quán)限管理設(shè)計，按照人員、角色、權(quán)限、擁有資源

來實現(xiàn)安全小粒度劃分，滿足在應(yīng)用層的高度安全需要。該解決方案提供了先進、成

熟的支撐平臺軟件，確保關(guān)鍵應(yīng)用能穩(wěn)定運行。經(jīng)過眾多行業(yè)長時間檢驗的Wince通

訊控制引擎可保證通訊控制穩(wěn)定可靠。數(shù)據(jù)采集服務(wù)器采用冗余方式配置，所有冗余

服務(wù)器對系統(tǒng)內(nèi)客戶端有效，無需冗余組件，自動切換，報警事件自動同步。通訊控

制系統(tǒng)無故障率高達99.99%o

令獨有的聯(lián)動控制預警

在該解決方案中，將各個系統(tǒng)集成在統(tǒng)一的一個平臺下，各子系統(tǒng)之間可以自動

實現(xiàn)聯(lián)動控制與預警。指揮人員可以實時監(jiān)控各個重要場所與環(huán)節(jié)的狀態(tài)與現(xiàn)場狀況,

一旦有異常發(fā)生，能以聲光信號提示，視頻鎖定異常點監(jiān)控，在GIS平臺上可以明確

標定異常點影響范圍，人員分布及就近逃生路線，環(huán)境參數(shù)。方便調(diào)度管理人員及時、

可靠掌握現(xiàn)場情況。根據(jù)異常類型自動產(chǎn)生初步處置方案，可對該方案進行模擬分析。

重慶研究院多年致力于瓦斯監(jiān)控及治理，在防突預測，瓦斯預警，波峰預測，瓦斯爆

炸等方面積累了眾多研究成果與行業(yè)經(jīng)驗。通過數(shù)學建模、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解算、智能分析

將這些成果數(shù)字化，將安全動態(tài)預警變?yōu)榱爽F(xiàn)實。

令強大的冗余特性

平臺強大的冗余服務(wù)器雙機熱備和LAN冗余結(jié)構(gòu)，在主服務(wù)器產(chǎn)生故障或數(shù)據(jù)連

接失敗的情況下可自動從故障服務(wù)器切換到備用服務(wù)器，接管主服務(wù)器的所有功能，

并保持與各節(jié)點的正常通訊。

令便捷二次開發(fā)定制

整個系統(tǒng)擁有直觀的圖形工具，一般用戶都可以快速上手，簡單快捷地為他們的

生產(chǎn)過程創(chuàng)建高性能的過程窗口。無論是簡單的單機人機界面，還是復雜的多節(jié)點、

多現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，軟件都可以方便地滿足各種應(yīng)用類型和應(yīng)用規(guī)模的需

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要。運用我們提供的報表服務(wù)功能、圖形引擎、數(shù)據(jù)訪問中間件、在線組態(tài)、日志審

核功能、權(quán)限審計等功能，可以方便的開發(fā)出新的高安全跨系統(tǒng)的應(yīng)用?？梢酝ㄟ^模

塊配置實現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)無縫接入。

令良好的人機接口

系統(tǒng)支持在線組態(tài)功能，提供動態(tài)、實時、準確現(xiàn)場數(shù)據(jù)。運用了Ajax技術(shù)改善

了用戶使用體驗。提供多種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式如實時圖表、文本表格、語音報警等。

令易于擴展和集成

平臺使用通訊中間件，擁有眾多標準的驅(qū)動庫，支持PLC過程級直接通訊。采用

了COM/DCOM組件、ActiveX控件、OPC、VBA、ODBC和ADO,.NetRemoting,Web

Service等技術(shù)以確保現(xiàn)有和后期擴建系統(tǒng)能便捷接入。

令標準的開放協(xié)議接口

采用標準、開放的接口協(xié)議，各系統(tǒng)互聯(lián)基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，采用標準、開放的

協(xié),議如：OPC、NetDDE、MPEG4、SOAP等協(xié)議。

令簡單靈活的部署解決方案

對于c/s結(jié)構(gòu)程序部署我們使用微軟ClickOnce解決方案，客戶端可以自行更新;

開發(fā)人員可以指定更新行為；網(wǎng)絡(luò)管理員也可以控制更新策略，最終用戶或管理員還

可以對更新進行回滾，使應(yīng)用程序恢復到早期的版本。而對于B/S結(jié)構(gòu)程序，客戶端

部署屬于零配置。

1.3.4軟件平臺主要功能

1.3.4.1綜合自動化功能

令實時數(shù)據(jù)采集與存儲

系統(tǒng)能采集存儲生產(chǎn)過程的重要數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)管理和分析。提供毫秒

級的數(shù)據(jù)采集檢索速度。采用高效的數(shù)據(jù)壓縮算法可以大大節(jié)約存儲空間。

令平臺集中自動化控制

在平臺軟件上通過管理權(quán)限，可對相應(yīng)控制系統(tǒng)發(fā)送控制命令，遠程集中控制煤

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礦生產(chǎn)設(shè)備，在具備條件的情況下可完全實現(xiàn)無人值守。

圖5：自動化控制

令實時監(jiān)控功能

系統(tǒng)的每幅畫面能顯示過程變量的實時數(shù)據(jù)和運行設(shè)備的狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)和狀態(tài)

能每秒更新一次。顯示的顏色或圖形將隨過程狀態(tài)而變化。棒狀圖和趨勢圖將能顯示

在任意一個畫面的任何一個部位上。生產(chǎn)裝置的圖片、工藝流程圖、設(shè)備簡圖、單線

圖等都可以在終端顯示出來，每個畫面都包括字母數(shù)字字符和圖形符號，通常采用可

變化的顏色、圖形、閃爍表示過程變量的不同狀態(tài)，所有過程變量的數(shù)值和狀態(tài)每秒

動態(tài)刷新。操作員在此畫面對有關(guān)過程變量實施操作和調(diào)整。功能鍵和軟開關(guān)的設(shè)置

可在畫面上任意位置，數(shù)量不限，并可通過光標就對任何一個過程進行操作。

可顯示所有的過程點，包括模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、

中間變量和計算值。

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圖6：實時監(jiān)控Vl>

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圖7：實時監(jiān)控<2>

圖8：實時監(jiān)控<3>

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令全局概要顯示

從全局的角度瀏覽礦井運輸、提升、通風、人員分布、供電情況情況的總體展示。

便于總調(diào)度人員使用。

量*dmr■物■9KMMXHE

圖9：全概圖

令分區(qū)顯示

能工作面內(nèi)的相關(guān)設(shè)備信息如水泵運行狀態(tài)、煤流狀態(tài)、瓦斯情況按工作面進行

分區(qū)域顯示，便于隊組管理人員使用。

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工作面絳水西六修水壬由尾佗維水東南尊窿水

64:4300：0000:008：g

圖10：區(qū)域顯示

令事件記錄

系統(tǒng)對所有涉及系統(tǒng)配置操作，對子系統(tǒng)實施控制的操作及一些重要的操作，系

統(tǒng)都自動進行完整的記錄，包括：操作時間、操作者、操作碼及描述、節(jié)點名等。為

系統(tǒng)的事故追查及重演提供重要的信息。

。趨勢顯示

趨勢顯示可以調(diào)用歷史數(shù)據(jù)，追憶歷史設(shè)備運行情況，分析問題原因?？稍谮厔?/p>

圖上切點觀察任一時點的值。

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瓦斯超限統(tǒng)計圖表

6「：5

超版次數(shù)—總持續(xù)時間（秒）

圖11:

1乎件曰即推善日期報等時向及星名邦善美型

—07/11/21094104.62S水油水溫水溫商原

（＞水池水位

-—07/11/21，，》n4水位3SPR

圖12：

令報警顯示

系統(tǒng)自動按時間或者時間段統(tǒng)計查詢報警個數(shù)，并按類別、等級等條件查詢打印。

對于需要報警的變量給出報警提示，以顏色閃爍或提示框等方式直觀的表現(xiàn)，并

有專門的報警窗口可以查看歷史報警;

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所有報警都能存儲下來，并可由操作員選擇打叩;

對所有系統(tǒng)報警可以定制短信報警，需要給哪些責任人發(fā)送信息并提示報警信息,

給出可能出現(xiàn)問題的原因。

fWelcometo.；匕礦業(yè)聃團快園集曠濤：?n.??愀.隼成.平臺蝶次亍4學總院重./研究院-J|：1331:23二部球送機PLCil但正常理志

3內(nèi)桃園燒U:13:23:37中央強電所*壓11然保通訊中H

1320:33五部輸送機PLCigfl!正常標志

面警歷史效據(jù)Tu!其它

實時畫面

系統(tǒng)總覽

瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)

井下皮帶監(jiān)控系統(tǒng)

日期1I序號I播磐偌JBI持才時間

井下水泵JK控系統(tǒng)107/11/2113.23.37166中央交電所-渤ZE11粽保18田中筆00020

107/11/21

110410206南三下SJ費電所花行報*1鑄保通訊中W500022

07/11/2113:0118208周三下部文電所隹行推移2級保通訊中IW00041

井下電網(wǎng);SJ607/11/2113:0118210周三下S5費電所卷行報警J秀伊通訊中西00041

±07/11/2113:0053212百三下KK電所在行報U械值通詡中西00024

電力分站分布用

歷史搬善信且±

537?三上n，J*i吩合1，％河00000

±|07/11/21

中央變電所11:50:06230面三下郵費電所隹行報警13續(xù)保通訊中財00106

H4800466麗三中折-?壓分倉000:00

”1147405M而三上8K震電瓶夕合網(wǎng)8分田000.00

|07/11/2111:3925228面三下"貴電斯運行推警12嫁保通訊中噩00042

瓦埸抽政臨濘系統(tǒng)

風機在罐監(jiān)測系統(tǒng)

跑面皮帶監(jiān)控系統(tǒng)

主并提升監(jiān)測系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)

瓦斯預警系統(tǒng)

17/11/2110:04:33189中央支電所壓8蹄保敢隆班警0:2825

E3I7/1U2110.0433193中央支電所布壓10粽便1布郡02925

圖13：

令具備在線組態(tài)設(shè)計功能:

系統(tǒng)具備畫面設(shè)計、動畫連接、程序編寫等功能，還應(yīng)具備對變量的報警、趨勢

曲線、過程記錄、安全防范等重要功能。

1.3.4